Identificación algebraica de parámetros en un sistema térmico descrito por la ley de enfriamiento de Newton

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.20983/culcyt.2026.2.2.2

Palabras clave:

identificación algebraica, sistema térmico, ley de enfriamiento de Newton, estimación paramétrica, parámetros físicos

Resumen

En este trabajo se propone implementar la técnica de identificación algebraica para desarrollar identificadores de los parámetros físicos de un sistema térmico gobernado por la ley de enfriamiento de Newton. Los identificadores algebraicos se derivan a partir del modelo dinámico del sistema térmico y se emplean para estimar el parámetro de enfriamiento k, la temperatura ambiente T y la temperatura inicial del cuerpo T₀, utilizando únicamente la señal de temperatura en función del tiempo como dato de entrada. Los resultados obtenidos muestran que los identificadores algebraicos propuestos permiten determinar adecuadamente los parámetros físicos del sistema térmico, incluso en presencia de ruido en la señal de alimentación. Asimismo, se observa que el filtro invariante implementado favorece la convergencia del proceso de identificación cuando la señal de temperatura está afectada por ruido.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

José Gabriel Mendoza Larios, Universidad Tecnológica de la Mixteca

Profesor-investigador, Instituto de Ingeniería Industrial y Automotriz, Universidad Tecnológica de la Mixteca, Huajuapan de León, Oaxaca, México

Eduardo Barredo Hernández, Universidad Politécnica de Tapachula

Profesor-investigador, Departamento de Ingeniería en Sistemas Automotrices, Universidad Politécnica de Tapachula, Tapachula - Puerto de San Benito, Chiapas, México

Luis Vázquez Sánchez, SECIHTI - Universidad Tecnológica de la Mixteca

Posdoctorante, SECIHTI - Universidad Tecnológica de la Mixteca, Huajuapan de León, Oaxaca, México

Miguel Alberto Domínguez Gurría, Universidad Tecnológica de la Mixteca

Profesor-investigador, División de Estudios de Posgrado, Universidad Tecnológica de la Mixteca, Huajuapan de León, Oaxaca, México

Demetrio Pérez Vigueras, Universidad Tecnológica de la Mixteca

Profesor-investigador, Instituto de Ingeniería Industrial y Automotriz, Universidad Tecnológica de la Mixteca, Huajuapan de León, Oaxaca, México

Citas

S. S. Sazhin, V. A. Gol'dshtein, M. R. Heikal, “A Transient Formulation of Newton's Cooling Law for Spherical Bodies”, J. Heat Transfer, vol. 123, n.° 1, pp. 63-64, feb. 2001, doi: 10.1115/1.1337650.

L. Ljung, Systems Identification: Theory for the User. Englewood Cliffs, Nueva Jersey: Prentice-Hall, 1987.

T. Söderström y P. Stoica, System Identification. Nueva York: Prentice-Hall, 1989.

S. Sagara y Z.-Y. Zhao, “Recursive identification of transfer function matrix in continuous systems via linear integral filter”, Int. J. Control, vol 50, n. º 2, pp. 457-477, 1989, doi: 10.1080/00207178908953377.

S. Sagara y Z.-Y. Zhao, “Numerical integration approach to on-line identification of continuous-time systems”, Automatica, vol. 26, n.º 1, pp. 63-74, en. 1990, doi: 10.1016/0005-1098(90)90158-E.

J. Ševčík, V. Šmídl y M. Votava, “Identification of Thermal Model Parameters Using Deep Learning Techniques”, 2022 IEEE 31st International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), Anchorage, AK, EUA, 2022, pp. 978-981, doi: 10.1109/ISIE51582.2022.9831641.

F. Wang, J. Guo, Y. Jiang y C. Sun, “Parameter identification framework of thermal network model for ventilated heating floor”, Energy and Buildings, vol. 311, p. 114138, may. 2024, doi: 10.1016/j.enbuild.2024.114138.

G. Wang, M. Zhang, J. Huang, X. Liu, Q. Wang y D. Shen, “Parameter identification of condenser heat transfer model based on improved flower pollination algorithm”, Sci Rep, vol. 15, p. 39310, nov. 2025, doi: 10.1038/s41598-025-23041-8.

S. Liu, Q. An, Z. Yuan y P. Lei, “Physics-Informed Neural Networks for Parameter Identification of Equivalent Thermal Parameters in Residential Buildings During Winter Electric Heating”, Processes, vol. 13, n.° 19, p. 2860, sept. 2025, doi: 10.3390/pr13092860.

M. Fliess y H. Sira-Ramírez, “An algebraic frame work for linear identification”, ESAIM: COCV, vol. 9, pp. 151-168, feb. 2003, doi: 10.1051/cocv:2003008.

L. A. Baltazar-Tadeo et al., “An Integrated Balancing Method for Asymmetric Rotor-Bearing Systems: Algebraic Identification, Modal Balancing, and Active Balancing Disks”, J. Vib. Eng. Technol., vol. 11, n.º 2, pp. 619-645, jul. 2022, doi: 10.1007/s42417-022-00598-6.

L. A. Baltazar-Tadeo, J. Colín-Ocampo, A. Abúndez-Pliego, J. G. Mendoza-Larios, E. Martínez-Rayón y A. García-Villalobos, “Balancing of Asymmetric Rotor‑Bearing Systems Using Modal Masses Array Calculated by Algebraic Identification of Modal Unbalance”, J. Vib. Eng. Technol., vol. 12, n.º 3, pp. 4765-4788, oct. 2023, doi: 10.1007/s42417-023-01151-9.

J. U. Quiroz-Bautista, M. Arias-Montiel, J. G. Mendoza-Larios y L. Vázquez-Sánchez, “Experimental implementation of algebraic identifier for unbalance parameters in a rotor-bearing system”, Front. Mech. Eng., vol. 11, art. 1553759, pp. 1-11, mar. 2025, doi: 10.3389/fmech.2025.1553759.

J. G. Mendoza-Larios et al., “An Algebraic Approach for Identification of Rotordynamic Parameters in Bearings with Linearized Force Coefficients”, Mathematics, vol. 9, n.º 21, p. 2747, oct. 2021, doi: 10.3390/math9212747.

S. J. Landa-Damas et al., “A simplified Model for the On-Line Identification of Bearing Direct-Dynamic Parameters Based on Algebraic Identification (AI)”, Mathematics, vol. 11, n.º 14, p. 3131, jul. 2023, doi: 10.3390/math11143131.

E. Barredo, J. G. Mendoza, L. A. Baltazar y S. J. Landa, “Identificación algebraica de los parámetros físicos de un sistema rotor-cojinete simplificado de dos grados de libertad”, Cult. Científ. y Tecnol., vol. 21, n.º 1, pp. 4-12, feb. 2024, doi: 10.20983/culcyt.2024.1.2.1.

J. E. Martínez, M. A. Domínguez, J. G. Mendoza y E. Barredo, “Identificación paramétrica para un amortiguador regenerativo electromecánico”, Cult. Científ. y Tecnol., vol. 23, n.º 1, pp. 5-17, mar. 2026, doi: 10.20983/culcyt.2026.1.2.1.

O. A. Hasan, H. Abouaissa y D. Defer, “On-line fast parametric estimation of building thermal behavior using algebraic methods”, 2015 IEEE International Conference on Building Efficiency and Sustainable Technologies, Singapur, 2015, pp. 5-10, doi: 10.1109/ICBEST.2015.7435856.

P. Moreira y O. Ortega, “Ley de enfriamiento de Newton con temperatura variable”, Rev. Mex. Fis. E, vol. 22, n.° 1 en.-jun., p. 010218, en. 2025, doi: 10.31349/RevMexFis.22.010218.

Y. A. Çengel y A. J. Ghajar, Transferencia de Calor y Masa: Fundamentos y Aplicaciones, 6.ª ed. Ciudad de México: McGraw-Hill Interamericana Editores, 2020.

C. Aguilar-Ibanez, J. Sanchez, M. S. Suárez y J. C. Martínez, “On the algebraic reconstruction of the Duffing's mechanical system”, Physics Letters A, vol. 372, n.° 25, pp. 4569-4573, jun. 2008, doi: 10.1016/j.physleta.2008.04.047.

Descargas

Publicado

2026-08-29

Cómo citar

[1]
J. G. Mendoza Larios, E. Barredo Hernández, L. Vázquez Sánchez, M. A. Domínguez Gurría, y D. Pérez Vigueras, «Identificación algebraica de parámetros en un sistema térmico descrito por la ley de enfriamiento de Newton», Cult. Científ. y Tecnol., vol. 23, n.º 2, pp. 16–26, ago. 2026.

Número

Sección

Artículos